(57)【要約】      （修正有）【課題】ＷＬＡＮシステムにおいて、送信ステーション（ＳＴＡ）から受信ＳＴＡに送信されるメディア・ストリームにＱｏＳ差別化を適用可能とする。【解決手段】送信ＳＴＡは、メディア・ストリームを処理してベース・サブストリームおよび１つまたは複数の拡張サブストリームを生成し、続いてそれらを無線通信チャネルを介して送信する。更に、異なるサブストリームに異なる優先順位を割り当てる。チャネル状況に応じて、送信ＳＴＡは拡張サブストリームからのデータの一部を選択して、送信せずに廃棄することもできる。この選択プロセスは、割り当てられた優先順位に基づき、相対的に高い優先順位のデータをできる限り多く維持するように動作する。次に、受信ＳＴＡは、受信したデータを処理して再構成メディア・ストリームを生成する。このストリームは、ベース・サブストリームによってサポートされる信号品質と同等かまたはそれ以上の信号品質を提供する。【選択図】図２
2005168002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンテンションベースＷＬＡＮシステムにおいてデータ・ストリームを処理する方法であって、
（Ａ）第１のデータ・ストリームに対応する２つ以上のサブストリームを生成する工程と、
（Ｂ）各サブストリームに、少なくとも２つのサブストリームが異なる優先順位を持つように優先順位を割り当てる工程と、
（Ｃ）各サブストリームに対応するデータを、前記割り当てられた優先順位に基づいて送信する工程と
を含む方法。
【請求項２】
前記コンテンションベースＷＬＡＮシステムがＩＥＥＥ８０２．１１標準に準拠し、かつサービス品質（ＱｏＳ）機能をサポートし、また
前記２つ以上のサブストリームがベース・サブストリームおよび少なくとも１つの拡張サブストリームを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
各サブストリームごとに、前記サブストリームに対応するデータを対応する送信キューに蓄積する工程と、
キューに蓄積された各データ・パケットごとに、（ｉ）閾値を有するタイマを作動させ、（ｉｉ）前記タイマが前記閾値に達したときに、前記データ・パケットを廃棄する工程と
をさらに含み、
各拡張パケットごとに、対応するベース・パケットが送信されたときに前記タイマが始動し、また
異なるキューに対応するタイマが異なる閾値を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
工程（Ｂ）が、各サブストリームごとに、対応するＱｏＳパラメータ・セットのパラメータを選択する工程を含み、
前記方法がさらに、
（Ｄ）前記送信されたデータに対応する２つ以上のサブストリームを生成する工程と、
（Ｅ）工程（Ｄ）のサブストリームを処理して前記第１のデータ・ストリームに対応する出力データ・ストリームを生成する工程と
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
第２のデータ・ストリームに対応する２つ以上のサブストリームを生成する工程と、
前記各サブストリームに優先順位を割り当てる工程と
をさらに含み、前記第１のデータ・ストリームに対応する少なくとも１つのサブストリームと前記第２のデータ・ストリームに対応する少なくとも１つのサブストリームとが同一の優先順位を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
コンテンションベースＷＬＡＮシステムの送信ステーションにおいて、データ・ストリームを処理するように適合された装置であって、
（Ａ）第１のデータ・ストリームに対応する２つ以上のサブストリームを生成するように適合されたデバイスと、
（Ｂ）送信機に結合されたコントローラと
を含み、
前記送信機が前記２つ以上のサブストリームに対応するデータを送信するように適合され、
前記コントローラが（ｉ）各サブストリームに、少なくとも２つのサブストリームが異なる優先順位を持つように優先順位を割り当て、（ｉｉ）前記割り当てられた優先順位に基づいて前記送信機にサブストリーム・データを送るように適合された装置。
【請求項７】
前記第１のデータ・ストリームが階層ストリームであり、前記ストリームの前記階層に基づき前記２つ以上のサブストリームを生成するように適合されたパーティショナを前記デバイスが含む、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記第１のデータ・ストリームがエンベディド・ストリームであり、スケーラブル・コーディングに基づき前記２つ以上のサブストリームを生成するように適合されたエンベディッド・エンコーダを前記デバイスが含む、請求項６に記載の装置。
【請求項９】
コンテンションベースＷＬＡＮシステムの受信ステーションにおいて、前記システムの送信ステーションに送られた第１のデータ・ストリームに対応する出力データ・ストリームを生成するように適合された装置であって、
（Ａ）受信機に結合され、前記受信機によって前記送信ステーションから受信された受信データに対応する２つ以上のサブストリームを生成するように適合されたプロセッサと、
（Ｂ）前記プロセッサに結合され、前記プロセッサによって生成された２つ以上のサブストリームを処理して前記出力データ・ストリームを生成するように適合された第１のデバイスと
を含み、前記送信ステーションが
（ｉ）前記第１のデータ・ストリームに対応する２つ以上のサブストリームを生成するように適合された第２のデバイスと、
（ｉｉ）送信機に結合されたコントローラと
を含み、
前記送信機が、前記第２のデバイスによって生成された２つ以上のサブストリームに対応するデータを送信するように適合され、
前記コントローラが、（ｉ）前記第２のデバイスによって生成された各サブストリームに、前記サブストリームの少なくとも２つが異なる優先順位を持つように優先順位を割り当て、（ｉｉ）前記割り当てた優先順位に基づきサブストリーム・データを前記送信機に送るように適合された装置。
【請求項１０】
送信ステーションおよび受信ステーションを含むコンテンションベースＷＬＡＮシステムであって、
前記送信ステーションが、
第１のデータ・ストリームに対応する２つ以上のサブストリームを生成し、
各サブストリームに、少なくとも２つのサブストリームが異なる優先順位を持つように優先順位を割り当て、
前記割り当てられた優先順位に基づき２つ以上のサブストリームに対応するデータを送信するように適合され、また
前記受信ステーションが、
前記送信ステーションから受信したデータに対応する２つ以上のサブストリームを生成し、
前記生成した２つ以上のサブストリームを処理して、前記第１のデータ・ストリームに対応する出力データ・ストリームを生成するように適合されたシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は通信装置に関し、より詳細には無線ＬＡＮ（ＷＬＡＮ）用の装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＥＥＥ標準８０２．１１は、無線ＬＡＮシステムにおけるブロードバンド・アクセスのための一般的な技術として登場したものであり、一般にイーサネット（登録商標）の無線バージョンだと見なされている。８０２．１１の従来のＭＡＣ（メディア・アクセス制御）はベスト・エフォート・サービスに基づくものであり、ユーザまたはアプリケーションにＱｏＳ（サービス品質）をサポートしていない。しかし、一般にある種のＱｏＳ要件を有するストリーミング・メディア（例えば、音声およびビデオの）送信の需要の高まりにより、８０２．１１ワーキング・グループはこの規格の拡張に取り組み始めた。近々制定される８０２．１１ｅ拡張標準では、従来の８０２．１１ＭＡＣに拡張機能を定義し、ＱｏＳサポート機能を提供する。
【０００３】
８０２．１１ｅ標準のドラフト（２００２年１１月のバージョンＤ４．０）では、ＱｏＳ要件を有するアプリケーションをサポートするための２つの機構が提供されている。このドラフトの教示を参照により本明細書に組み込む。ＥＤＣＦ（Enhanced Distributed Coordination Function）と称される第１の機構は、データ・トラフィックが送達される優先順位を差別化することに基づくものである。第２の機構は、ＷＬＡＮのアクセス・ポイント（ＡＰ）に配置されたＨＣ（hybrid coordinator）を用いて、送信機会のスケジューリングを可能にするものである。また、この２つの機構の間で様々な時分割方式も可能になる。
【０００４】
ＥＤＣＦは、ＩＥＥＥ８０２．１ｄの優先タグに類似した、０〜７で示される８段階の優先順位値に基づくものである。送信される各データ・パケットは優先順位値を備えており、各パケットは、その優先順位値に基づいてベスト・エフォート、ビデオ・プローブ、ビデオ、および音声の４つのアクセス・カテゴリ（ＡＣ）のうちの１つに分類される。各ＡＣは、例えば（ｉ）コンテンション・ウィンドウを指定するＣＷｍｉｎおよびＣＷｍａｘ、（ｉｉ）インターパケット間隔の調停などの値を含む対応するＱｏＳパラメータ・セット（ＰＳ）に基づいて無線メディアへのアクセスを競う。競合に勝った後は、追加のパケット送信のために無線メディアへのアクセスを再度競う必要なしに、ＡＣは第１のパケットに追加して１つまたは複数のパケットを送信することができる。このような複数パケットの送信をデータ・バーストと呼ぶ。
【０００５】
図１は、無線通信チャネル１２２を介して通信する、８０２．１１ｅ準拠の従来技術による２台のステーション（ＳＴＡ）１０２および１１２を含む代表的なＷＬＡＮシステム１００のブロック図を示す。例示のために、ＳＴＡ１０２が送信ステーション、ＳＴＡ１１２が受信ステーションとする。４つのアクセス・カテゴリＡＣ−ｎ（ただし、ｎ＝０、１、２、３）に対応する４つのデータ・ストリームＳ０〜Ｓ３がＳＴＡ１０２に送られる。各ＡＣごとに、ＳＴＡ１０２は対応するバッファ１０４−ｎを備えており、このバッファは、送信機１０８を使用してチャネル１２２を介して送信されるデータを待ち行列に登録するように構成される。ＳＴＡ１０２のコントローラ１０６は、バッファ１０４−ｎから送信機１０８へのデータの送信を制御する８０２．１１ｅ  ＭＡＣ機能を実装する。より詳細には、コントローラ１０６は、各ＡＣ−ｎを独自のＱｏＳパラメータ・セット（ＰＳ［ｎ］）を有し、独自のバックオフ・カウンタ（ＢＣ［ｎ］）を維持する個別のＥＤＣＦ競合エンティティ（EDCF contending entity）として扱うように適合される。ＳＴＡ１０２の２つ以上のＡＣ−ｎが同時にバックオフ手続きを終了したとき、コントローラ１０６は、仮想衝突ハンドラ（ＶＣＨ、virtual collision handler）を使用して、最も高い優先順位を有するＡＣを優先するようにＡＣ間の衝突を解決する。例えば、ビデオＡＣとベスト・エフォートＡＣの間で衝突が発生した場合には、ビデオＡＣが競合に勝ち、送信機１０８へのアクセス権を得る。ＳＴＡ１１２では、受信機１１８がＳＴＡ１０２からの送信データを受信し、プロセッサ１１６が受信機の出力を処理してデータ・ストリームＳ０〜Ｓ３に対応する４つのデータ・ストリームＳ０’〜Ｓ３’を生成する。
【特許文献１】米国特許第６５２６１７７号
【特許文献２】米国特許第６２６６８１７号
【非特許文献１】ＩＥＥＥ標準８０２．１１ｅのドラフト（バージョンＤ４．０、２００２年１１月）
【非特許文献２】Ramprashad, S.A.、「High Quality Embedded Wideband Speech Coding Using an Inherently Layered Coding Paradigm」、Proceedings of the 2000 IEEE International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing、Vol. 2, II1145〜II1148頁
【非特許文献３】Ramprashad, S.A.、「A Two Stage Hybrid Embedded Speech/Audio Coding Structure」、Proceedings of the 1998 IEEE International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing、Vol.1, 337〜340頁
【非特許文献４】ＩＳＯ／ＩＥＣ  １３８１８−２標準
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
システム１００に関する１つの問題は、所与のメディア・ストリーム、例えばストリームＳ０の送信をチャネル１２２の変動状況に適応させるのが比較的困難なことである。例えば、代表的な従来の適応技術は、ストリームＳ０を生成するソース・コーダ（図示せず）でビットレートを調整することである。この技術は、ソース・コーダとプロセッサ１０６によってそれぞれ実施される上位ネットワーク・レイヤと下位ネットワーク・レイヤの間の通信を必要とし、ＷＬＡＮシステム全体の複雑さが増し、システムの動作に待ち時間が追加されることになる。このレイヤ間通信が存在しなければ、ＳＴＡ１０２は「悪チャネル」状況にある数のデータ・パケットを廃棄することによって対処することになり、予測不能な信号品質の変動をもたらす結果となり得る。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
従来技術の諸問題は、本発明の原理に従って、ＷＬＡＮシステムの送信ステーション（ＳＴＡ）から受信ステーションに送信されるメディア・ストリームにＱｏＳ差別化を適用するように適応されたＷＬＡＮシステムによって解決される。送信ステーションＳＴＡ（またはアプリケーション）は、メディア・ストリームを処理して無線通信チャネルを介して順次送信されるベース・サブストリームおよび１つまたは複数の拡張サブストリームを生成し、各サブストリームに異なる優先順位を割り当てる。送信ＳＴＡは、チャネル状況に応じて、拡張サブストリームからのデータの一部を送信せずに廃棄することを選択することができる。この選択のプロセスは、割り当てられた優先順位に基づき、できる限り相対的に高い優先順位のデータを維持するように動作する。次いで、受信側のＳＴＡは、受信したデータを処理して、ベース・サブストリームによってサポートされる信号品質と同等あるいはそれ以上の信号品質を提供する再構成されたメディア・ストリームを生成する。有利には、本発明のＷＬＡＮシステムは、上位ネットワーク・レイヤと下位ネットワーク・レイヤの間の通信を必要とせずに、現在のチャネル状況に対応するように信号品質を動的かつ段階的に変更するように適応される。さらにこのシステムは、チャネル状況が悪化したときに、従来の類似のシステムに特有の急激な性能低下ではなく、段階的で緩やかな信号品質の低下を実現する。
【０００８】
一実施形態によれば、本発明はコンテンションベースＷＬＡＮシステムのデータ・ストリームを処理する方法である。この方法は、（Ａ）第１のデータ・ストリームに対応する２つ以上のサブストリームを生成する工程と、（Ｂ）各サブストリームの優先順位を、少なくとも２つのサブストリームが異なる優先順位を有するように割り当てる工程と、（Ｃ）割り当てられた優先順位に基づいて各サブストリームに対応するデータを送信する工程とを含む。
【０００９】
他の実施形態によれば、本発明は、コンテンションベースＷＬＡＮシステムの送信ステーションにおいて、データ・ストリームを処理するように適応された装置である。この装置は、（Ａ）第１のデータ・ストリームに対応する２つ以上のサブストリームを生成するように適応されたデバイスと、（Ｂ）この２つ以上のサブストリームに対応するデータを送信するように適応された送信機に結合されたコントローラとを含む。このコントローラは、（ｉ）各サブストリームに、少なくとも２つのサブストリームが異なる優先順位を持つように優先順位を割り当て、（ｉｉ）割り当てられた優先順位に基づいて、サブストリーム・データを送信機に送るように適応される。
【００１０】
他の実施形態によれば、本発明は、コンテンションベースＷＬＡＮシステムの受信ステーションにおける装置である。この装置は、システムの送信ステーションに送られた第１のデータ・ストリームに対応する出力データ・ストリームを生成するように適応され、（Ａ）受信機に結合され、その受信機が受信した送信ステーションからのデータに対応する２つ以上のサブストリームを生成するように適応されたプロセッサと、（Ｂ）そのプロセッサに結合され、そのプロセッサが生成した２つ以上のサブストリームを処理して出力データ・ストリームを生成するように適応された第１のデバイスとを含む。また、この送信ステーションは、（ｉ）第１のデータ・ストリームに対応する２つ以上のサブストリームを生成するように適応された第２のデバイスと、（ｉｉ）第２のデバイスが生成した２つ以上のサブストリームに対応するデータを送信するように適応された送信機に結合されたコントローラとを含む。このコントローラは、（ｉ）第２のデバイスによって生成された各サブストリームに、少なくとも２つのサブストリームが異なる優先順位を持つように優先順位を割り当て、（ｉｉ）割り当てられた優先順位に基づいて送信機にサブストリーム・データを送るように適応される。
【００１１】
他の実施形態によれば、本発明は、送信ステーションと受信ステーションを含むコンテンションベースＷＬＡＮシステムである。送信ステーションは、第１のデータ・ストリームに対応する２つ以上のサブストリームを生成し、各サブストリームに、少なくとも２つのサブストリームが異なる優先順位を有するように優先順位を割り当て、割り当てられた優先順位に基づいてその２つ以上のサブストリームに対応するデータを送信するように適応される。また、受信ステーションは、送信ステーションから受信したデータに対応する２つ以上のサブストリームを生成し、その生成された２つ以上のサブストリームを処理して第１のデータ・ストリームに対応する出力データ・ストリームを生成するように適応される。
【００１２】
他の実施形態によれば、本発明は、データ・ストリームの優先順位ベースでの送信をサポートする無線ネットワーク用の、１つまたは複数のデータ・ストリームを送信することができる送信ステーションである。この送信ステーションは、少なくとも１つのデータ・ストリームに対して、そのデータ・ストリームに対応する、それぞれ異なる優先順位レベルが割り当てられた２つ以上のサブストリームを生成し、その２つ以上のサブストリームを、割り当てられた優先順位に基づいて送信することができる。また、この送信ステーションは、既存の伝送特性によって保証されるときには、相対的に低い優先順位レベルを持つ１つまたは複数のサブストリームの１つまたは複数のデータ・セットを選択的に廃棄するように適応される。
【００１３】
本発明の他の態様、特徴、および利点は、以下の詳細な説明、添付の特許請求の範囲、および添付の図面から、完全に明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本明細書における「一実施形態」または「ある実施形態」という用語は、その実施形態に関連して記載した特定の特徴、構造、および特性を、本発明の少なくとも１つの実施形態が含むことができることを意味する。本明細書中の様々な場所で使用される「一実施形態における」というフレーズは、必ずしもすべて同一の実施形態を意味している訳ではなく、また他の実施形態または代替実施形態というフレーズは互いに他の実施形態を排除するものではない。
【００１５】
図２は、本発明の一実施形態によるＷＬＡＮシステム２００のブロック図を示す。システム２００は、無線通信チャネル２２２を介して通信する、８０２．１１ｅ準拠の２台のステーション（ＳＴＡ）２０２および２１２を含む。例示として、ＳＴＡ２０２は、外部コーダ（図示せず）によって生成されたデータ・ストリームＳ０を処理してチャネル２２２を介して送信するように適応されたステーションであり、ＳＴＡ２１２は、そのチャネルを介してＳＴＡ２０２からの送信データを受信し、ストリームＳ０に対応するデータ・ストリームＳ０'を生成するように適応されたステーションである。各データ・ストリームに単一の優先順位を割り当てる、システム１００のＳＴＡ１０２とは異なり、システム２００のＳＴＡ２０２は、このシステムがチャネル２２２の変動状況に動的に適応する必要があるときに、ストリームＳ０を２つ以上のサブストリームに区分し、各サブストリームに異なる優先順位を割り当てて追加の自由度を提供する。
【００１６】
以下の説明では、階層ストリームの広範なクラスの一例であるＭＰＥＧ−２ビデオ・ストリームＳ０を処理するように適応されたシステムの例示的実施形態を使用して、システム２００の動作原理を示す。階層ストリームの１つの特徴は、ストリームの階層に基づく、サブシステムへの比較的簡単な区分に適することである。この区分は実質的に、（ｉ）ストリーム内の既存のデータを再編成し、（ｉｉ）再編成されたデータをサブストリーム間に適切に分配することを含む。例えば、この区分に使用できる関連するＭＰＥＧ−２の階層レベルは、（１）ピクチャ・ヘッダのシーケンスおよびグループ、（２）ピクチャ・ヘッダ、（３）スライス・ヘッダ、（４）マクロブロック・データ（例えば、モーション・ベクトル）、（５）ブロック・データ（例えば、離散コサイン変換（ＤＣＴ）係数）などである。ＭＰＥＧ−２の階層に関する詳細は、例えば参照によりその教示を本明細書に組み込んだ国際標準ＩＳＯ／ＩＥＣ  １３８１８−２に出ている。
【００１７】
システム２００では、ビデオ・ストリームＳ０が、ＤＣＴデータの分割に基づく区分を使用してストリームＳ０をｋ＋１（ｋ≧１）のレイヤ（サブストリーム）Ｌ０〜Ｌｋに分割するように適応されたパーティショナ（partitioner）２１０に送られる。この区分の原理については、例えばＩＳＯ／ＩＥＣ  １３８１８−２標準に記載されている。要約すると、レイヤＬ０はベース・レイヤであり、レイヤＬ１〜Ｌｋはそれぞれ拡張レイヤである。ベース・レイヤＬ０は独立にデコードできるが、各拡張レイヤＬ１〜Ｌｋは対応する下位レイヤに含まれる情報を使用することによってのみデコードできる。例えば、拡張レイヤＬ２は、レイヤＬ０およびＬ１に含まれる情報を使用してデコードされる。ある拡張レイヤの下位のレイヤからの情報に次の拡張レイヤの情報を順次追加していくことによって、再構成されるビデオ・シーケンスの質を段階的に向上させる。当業者なら、他の区分方法も同様に使用できることを理解されよう。
【００１８】
ＩＳＯ／ＩＥＣ  １３８１８−２標準は、１つの区分モードと３つの主要なスケーラブル・コーディング方法（すなわち、データ区分、信号対ノイズ比（ＳＮＲ）スケーラビリティ、空間的スケーラビリティ、および一時的スケーラビリティ）、およびいくつかのハイブリッド方法を提供する。ハイブリッド方法は、それぞれ主要な２つのスケーラブル・コーディング方法を組み合わせたものである。ＳＴＡ２０２のパーティショナ２１０として使用できる代表的コーダは、ＩＳＯ／ＩＥＣ  １３８１８−２標準ならびに米国特許第６５２６１７７号および米国特許第６２６６８１７号に開示されている。この両方の特許の教示を参照により品明細書に組み込む。例えばＩ−、Ｐ−、およびＢ−フレームに区別するピクチャ・タイプなど、この標準に記載されていない他の区分方法にも使用できることを、当業者なら容易に理解されよう。
【００１９】
各レイヤ（Ｌ０〜Ｌｋ）ごとに、ＳＴＡ２０２は対応するバッファ２０４を備える。このバッファは、送信機２０８を使用してチャネル２２２を介して送信されるデータをキューに登録するように構成される。ＳＴＡ１０２のコントローラ１０６と同様に、ＳＴＡ２０２のコントローラ２０６は、異なるレイヤに異なる優先順位を割り当てることによってバッファ２０４から送信機２０８へのデータの送信を制御する。次いで、コントローラ２０６は、各レイヤを、割り当てられたＱｏＳパラメータ・セット（ＰＳ［ｉ］、ｉ＝０、１、...、ｋ）を有し、独自のバックオフ・カウンタ（ＢＣ［ｉ］）を維持する個別のＥＤＣＦ競合エンティティ（すなわち、仮想ステーション）として取り扱う。ＳＴＡ２０２の２つ以上のレイヤがそのバックオフ手順を同時に終了したとき、コントローラ２０６はＳＴＡ１０２のＶＣＨと同様のＶＣＨを使用して衝突を解決する。
【００２０】
好ましい構成では、最上位の優先順位がベース・レイヤＬ０に割り当てられ、レイヤ番号が増加するにつれて優先順位が下がる。例えば、一構成では、コントローラ２０６は、（Ｉ）レイヤＬ０〜Ｌ２に、システム１００の音声、ビデオ、およびビデオ・プローブのＡＣに対応するＱｏＳパラメータ・セットをそれぞれ割り当て、（ＩＩ）後続のレイヤ（がある場合にはその）すべてにシステム１００のベスト・エフォートＡＣに対応するＱｏＳパラメータ・セットを割り当てることによって優先順位を設定する。他の構成では、コントローラ２０６は、例えば、（ｉ）ＣＷｍｉｎおよびＣＷｍａｘ、（ｉｉ）ＡＩＦＳ（arbitration inter-frame spacing）、および（ｉｉｉ）バースト・サイズに所望の値を設定することにより８０２．１１ｅの優先順位値およびユーザ定義のＱｏＳパラメータ・セットを１つまたは複数のレイヤに割り当て、それによって優先順位を設定する。
【００２１】
優先順位が異なるので、異なるレイヤに対応するデータは、そのレイヤに適切な送信機会が与えられるまでに、平均すると対応するバッファ中に異なる時間とどまることになる。例えば、ベース・レイヤＬ０は拡張レイヤＬ１よりも優先順位が高いので、ベース・レイヤＬ０に対応するデータのバッファ２０４−０中の平均滞留時間は、拡張レイヤＬ１に対応するデータのバッファ２０４−１中の平均滞留時間よりも短くなる。同様に、拡張レイヤＬ１に対応するデータのバッファ２０４−１中の平均滞留時間は、拡張レイヤＬｋ（ただし、ｋ＞１）に対応するデータのバッファ２０４−ｋ中の平均滞留時間よりも短くなる。ＳＴＡ２０２は、この滞留時間の違いを使用してチャネル２２２の現在の状況に対応して動的にデータ送信量を調整する。より詳細には、チャネル状況の不良のために、ある特定のデータ・パケットが比較的長い時間滞留しているとき、このパケットは送信されることなく廃棄される。相対的に低い優先順位のレイヤに対応するパケットは相対的に長い滞留時間を有するので、「悪チャネル」状況では、このようなパケットのかなり大きな部分が廃棄されることになる。
【００２２】
どのデータ・パケットを廃棄すべきかを判断するために、コントローラ２０６は、バッファ２０４にキュー登録される各データ・パケットごとに、ある閾値を有する個別のタイマを維持する。好ましくは、同一バッファに対応する異なるタイマは同一閾値を有し、異なるバッファに対応するタイマは異なる閾値を有する。一構成では、タイマは対応するパケットがバッファにキュー登録されたときに始動する。あるパケットが送信される前にタイマが閾値に達した場合には、そのパケットは送信機２０８に送られることなくバッファから除去される。他の構成では、ある拡張パケット用のタイマは、その拡張パケットに対応するベース・パケットが送信されたときにスタートする。したがってこの拡張パケットは、ベース・パケットに対するそのパケットの送信遅延が、対応する閾値を超えた場合に廃棄される。
【００２３】
ＳＴＡ２１２では、受信機２１８がＳＴＡ２０２からの送信データを受信し、プロセッサ２１６が受信機２１８の出力を処理して、レイヤＬ０〜Ｌｋに対応するｋ＋１個のサブストリームＬ０’〜Ｌｋ’を生成する。次いで、リコンストラクタ２２０はサブストリームＬ０’〜Ｌｋ’を適切に組み合わせて、ビデオ・ストリームＳ０に対応するビデオ・ストリームＳ０’を生成する。リコンストラクタ２２０は、オプションで、当技術分野で知られている隠蔽技術を使用して、ストリームＳ０に対応するデータのロスを軽減するように適応される。ＳＴＡ２０２のリコンストラクタ２２０として使用できる代表的デコーダは、上記の米国特許第６５２６１７７号および第６２６６８１７号に開示されている。さらに、ＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８−２標準自体も、レイヤＬｋ’（ｋ＞１）の一部をある種の方法で廃棄する工程を含む再構成の方法を提供する。
【００２４】
既に上で示したように、チャネル状況の変動に適応するためにシステム１００は、ソース・コーダとプロセッサ１０６によってそれぞれ実施される上位ネットワーク・レイヤと下位ネットワーク・レイヤの間の通信を必要としており、この通信によってシステムの複雑さが増す。このような通信が存在しない場合、ＳＴＡ１０２は、データ・パケットを廃棄することによって「悪チャネル」状況に対処することになり、その結果、受信ビデオ・シーケンスの中断、および／またはビデオ品質の予測不能なかつ／または急激な低下につながる。一方システム２００は、上位ネットワーク・レイヤと下位ネットワーク・レイヤの間の通信を必要とせず、しかもチャネル状況に適応できる能力を有する。より詳細には、既に上で示したように、システム２００は、１つまたは複数の拡張サブストリームの一部を優先順位の低い順に廃棄することによって「悪チャネル」状況に対処する。例えば、チャネル状況が悪化し始めると、最も低い優先順位のサブストリームがまず廃棄され、次いで次に低い優先順位のサブストリームが廃棄され、以下同様に続く。その結果、ビデオ品質は徐々に、ベース・サブストリームによってサポートされる品質レベルにまで低下する。ベース・サブストリームが継続的に受信されている限り、受信ビデオ・シーケンスの中断は生じない。チャネル状況が改善するにつれ、廃棄されていたサブストリームが順次追加されて元のビデオ品質が回復する。したがって、有利には、システム２００はシステム１００に特有の予測不能かつ／または急激な品質の低下ではなく、段階的で緩やかな品質の低下を実現する。
【００２５】
図３は、本発明の他の実施形態によるＷＬＡＮシステム３００のブロック図を示す。システム３００はシステム２００と同様に、無線通信チャネル３２２を介して通信する、８０２．１１ｅ準拠の２台のステーション３０２および３１２を含む。しかし、システム３００と２００の１つの違いは、ＳＴＡ３０２に送られるストリームＡ０が、ソース・コーダによってサブストリームに分割されたエンベディッド・データ・ストリームだということである。このようなデータ・ストリームの一例としては、圧縮されていないオーディオ・ストリームがある。この場合のサブストリームは、ＬＥＦＴチャネルとＲＩＧＨＴチャネル、またはＬＥＦＴ＋ＲＩＧＨＴ（和）チャネルとＬＥＦＴ−ＲＩＧＨＴ（差）チャネルである。このようなデータ・ストリームの他の例には、エンベディッド・コーダによって生成される音声ストリーム、オーディオ・ストリームおよび／またはビデオ・ストリームがある。また、このようなデータ・ストリームの他の例には、スケーラブル・ビデオ・コーダによって生成されるストリームがある。当技術分野では、「スケーラブル（scalable）」という用語はしばしば「エンベディッド（embedded）」という用語と同義的に使用される。もっとも、「スケーラブル」という用語は、単にビットレートが調節可能であるという事実を意味することも多い。これらの用語が真に同義となる１つの場合は、ＩＳＯ／ＩＥＣ  １３８１８−２標準に記載された「スケーラブル・モード」の場合である。
【００２６】
以下の説明では、例としてオーディオ・ストリームを処理するように適応された構成を使用して、システム３００の動作原理を説明する。当業者なら、他のエンベディッド・ストリームも同様に処理できることを容易に理解されよう。
【００２７】
オーディオ・ストリームＡ０が、選択されたエンベディッド・コーディング・アルゴリズムを使用してｋ＋１層（ｋ≧１）のレイヤＢ０〜Ｂｋを生成するように適応された、ＳＴＡ３０２のエンベディッド・エンコーダ３１０に送られる。レイヤＢ０〜Ｂｋは、再構成されたストリームＡ０’に対応するオーディオ信号品質を、上位レイヤからの情報を追加することによって向上させるという意味でシステム２００のレイヤＬ０〜Ｌｋと類似している。好ましくは、エンコーダ３１０は以下の特徴を達成するように実装される。すなわち、（１）ストリームＡ０のパラメータ化およびベース・レイヤと拡張レイヤの間のパラメータの割り振りを工夫して、ベース・レイヤＢ０単独で許容できる信号品質を提供する。（２）拡張レイヤなしのベース・レイヤ単体のデコードは、エンコーダおよびデコーダの設計によって事前に提供される。（３）拡張レイヤはベース・レイヤと併用した場合だけデコードでき、ベース・レイヤが使用可能であるとの想定のもとに生成される。（４）ある拡張レイヤからの情報を、それに先行するレイヤからの情報に追加することによって信号品質を向上させる。ベース・レイヤが失われた場合には、デコーダは、失われた信号に対応する時間／空間／場所における間隔を目標とする隠蔽アルゴリズムを使用して動作する。ＳＴＡ３０２のエンコーダ３１０として使用できる代表的なエンコーダは、（１）Ramprashad, S.A.、「High Quality Embedded Wideband Speech Coding Using an Inherently Layered Coding Paradigm」、Proceedings of the 2000 IEEE International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing、Vol. 2, II1145〜II1148頁、および（２）Ramprashad, S.A.、「A Two Stage Hybrid Embedded Speech/Audio Coding Structure」、Proceedings of the 1998 IEEE International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing、Vol.1, 337〜340頁に開示されており、この論文の教示を参照により本明細書に組み込む。
【００２８】
ＳＴＡ３０２のレイヤＢ０〜Ｂｋの後続の処理は、ＳＴＡ２０２（図２）のレイヤＬ０〜Ｌｋの処理と同様である。より詳細には、ＳＴＡ３０２は、各レイヤ（Ｂ０〜Ｂｋ）ごとに対応するバッファ３０４を有しており、このバッファは、送信機３０８を使用し、チャネル３２２を介して送信されるデータをキューに登録するように構成される。コントローラ３０６は、異なるレイヤに異なる優先順位を割り当てることによって、バッファ３０４から送信機３０８へのデータの送信を制御する。次いでコントローラ３０６は、割り当てられたＱｏＳパラメータ・セットを有し、独自のバックオフ・カウンタを維持するする個別のＥＤＣＦ競合エンティティとして各レイヤを処理する。この場合、レイヤ間の衝突はＶＣＨを使用して解決される。コントローラ２０６と同様にコントローラ３０６は、バッファ３０４にキュー登録される各データ・パケットごとに個別のタイマを維持する。パケットが送信される前にそのパケットのタイマが閾値に達した場合は、そのパケットは破棄される。
【００２９】
ＳＴＡ３１２では、受信機３１８がＳＴＡ３０２からの送信データを受信し、プロセッサ３１６が受信機３１８の出力を処理して、レイヤＢ０〜Ｂｋに対応するｋ+１個のサブストリームＢ０’〜Ｂｋ’が生成される。次にデコーダ３２０は、実質的にエンコーダ３１０で施された変換の逆変換を施すことによりサブストリームＢ０’〜Ｂｋ’を処理して、オーディオ・ストリームＡ０に対応するオーディオ・ストリームＡ０’を生成する。ＳＴＡ３１２のデコーダ３３０として使用できる代表的デコーダは、上記の（１）Ramprashad, S.A.、「High Quality Embedded Wideband Speech Coding Using an Inherently Layered Coding Paradigm」、Proceedings of the 2000 IEEE International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing、Vol. 2, II1145〜II1148頁、（２）Ramprashad, S.A.、「A Two Stage Hybrid Embedded Speech/Audio Coding Structure」、Proceedings of the 1998 IEEE International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing、Vol.1, 337〜340頁、に開示されており、またＩＳＯ／ＩＥＣ １３８１８−２標準にも開示されている。
【００３０】
システム２００（図２）と同様に、システム３００は、ある選択された順番、好ましくは優先順位の順番で、１つまたは複数の拡張レイヤを削除／追加することによって変動するチャネル状況に対処する。したがってシステム３００は、有利には、システム１００における急激な信号品質変動とは異なり、現在のチャネル状況に釣り合うように動的かつ段階的に信号品質を変化させる。
【００３１】
図４は、本発明の他の実施形態によるＷＬＡＮシステム４００のブロック図を示す。システム４００は、システム２００および３００と同様に、無線通信チャネル４２２を介して通信する、８０２．１１ｅ準拠の２台のステーション４０２および４１２を含む。しかし、システム４００とシステム２００および３００との１つの違いは、システム２００および３００がそれぞれ一本のストリームを処理するのに対し、システム４００が複数のデータ・ストリームを処理するように適応されていることである。システム４００では、１つまたは複数のデータ・ストリームがレイヤを形成するように処理され、次いでそのストリームがＱｏＳ優先度制御を使用して送信される。残りのストリームは、ＱｏＳ優先度差別化なしで送信される。
【００３２】
図４に示した実施形態では、システム４００は４つのデータ・ストリームＳ０〜Ｓ３を有しており、そのうちの３つ（ストリームＳ０〜Ｓ２）がレイヤ処理を受ける。システム４００は、各ストリームＳ０〜Ｓ２ごとに、対応するレイヤ・デバイス４１０を有する。対応するデバイス４１０は、ストリーム・タイプに応じて、パーティショナ２１０（図２）と類似のパーティショナか、またはエンコーダ３１０（図３）と類似のエンベディッド・エンコーダかのどちらかである。デバイス４１０の各出力は、ディストリビュータ・スイッチ４３０に接続され、このスイッチにより、異なるレイヤに対応したデータ・パケットがそのレイヤに割り当てられたバッファ４０４に送られる。ただし、個々のバッファ４０４−ｊは、２つ以上の異なるデータ・ストリームに対応するパケットを受信することができる。さらに、データ・ストリームＳ３は直接スイッチ４３０に送られ、そのストリームに割り当てられたバッファ４０４に送られる。
【００３３】
ＳＴＡ４０２のバッファ４０４に格納されたデータ・パケットについての後続の処理は、例えばＳＴＡ３０２（図３）に実装された処理と同様である。より詳細には、コントローラ４０６は、バッファ４０４から送信機４０８へのデータの送信を制御する。ＳＴＡ４１２では、受信機４１８がＳＴＡ４０２からの送信データを受信し、プロセッサ４１６が受信機４１８の出力を処理して、個々のバッファ４０４−０〜４０４−ｋによって送信機４０８に送られたパケット・ストリームに対応するパケット・ストリームが生成される。次に、ディストリビュータ・スイッチ４４０は、これらのパケット・ストリームをＳＴＡ４０２のデバイス４１０によって生成された、各レイヤに対応する適切なサブストリームにデマルチプレックスする。次に、各レイヤが対応するデコード・デバイス４２０に送られる。デコード・デバイスは、ストリーム・タイプに応じて、リコンストラクタ２２０（図２）に類似のリコンストラクタかまたはデコーダ３２０（図３）に類似のデコーダのどちらかである。各デコード・デバイス４２０−ｍは、レイヤ・デバイス４１０−ｍで施された処理と逆の処理を施して、対応する再構成ストリームＳｍ’（ｍ＝０、１、２）を生成する。さらに、ディストリビュータ・スイッチ４４０はストリームＳ３に対応する専用の出力も有する。
【００３４】
本発明を例示的実施形態に即して説明してきたが、本説明は制限を意味するものと解釈されることを意図したものではない。当技術分野の技術者にとって明らかであるような、本明細書に記載の実施形態に関する様々な修正形態ならびに本発明の他の実施形態は、添付の特許請求の範囲に示された本発明の原理および範囲の中に含まれるものと判断される。
【００３５】
添付の特許請求の範囲の方法に関する諸工程は、特定の順序がある場合には、対応するラベル表示を含む特定の順序で記載されるが、特許請求の範囲の記載にこれらの諸工程の一部またはすべてを実施するための特定の順序が含まれていない場合には、これらの諸工程は特定の順序で実施されるよう制限されることが必ずしも意図されている訳ではない。
【００３６】
本発明は、単一の集積回路上への実装の可能性を含む回路ベースのプロセスとして実装できる。当業者には明らかであろうが、回路要素の様々な機能もまたソフトウェア・プログラムの形の処理工程として実装できる。このようなソフトウェアは、例えばデジタル・シグナル・プロセッサ、マイクロ・コントローラ、または汎用コンピュータで使用できる。
【００３７】
本発明は、上記の方法を実施するための方法および装置の形で実施できる。本発明はまた、フロッピ・ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ハード・ディスク、または他のマシン可読の記憶媒体など有形の媒体上で実施されたプログラム・コードの形で実施できる。このプログラム・コードがコンピュータなどのマシンにロードされマシンによって実行されるとき、このマシンは本発明を実施する装置となる。本発明はまた、例えば記憶媒体に格納され、あるいは電気ワイヤすなわちケーブル、光ファイバ、または電磁放射など何らかの伝送媒体またはキャリアを介して送信され、マシンにロードされかつ／またはマシンによって実行されるプログラム・コードの形でも実施できる。このプログラム・コードがコンピュータなどのマシンにロードされマシンによって実行されるとき、このマシンは本発明を実施する装置になる。汎用のプロセッサ上に実装されるとき、このプログラム・コード・セグメントはプロセッサと一体となって特定の論理回路と同様に動作する単一のデバイスを形成する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】無線通信チャネルを介して通信する、８０２．１１ｅ準拠の従来技術による２台のステーション（ＳＴＡ）を含む代表的ＷＬＡＮシステムを示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態によるＷＬＡＮシステムを示すブロック図である。
【図３】本発明の他の実施形態によるＷＬＡＮシステムを示すブロック図である。
【図４】本発明の他の実施形態によるＷＬＡＮシステムを示すブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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